Левая сторона, страница 10 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 1. Механическое движение. Вариант 5 - страница 10.

Условие.

Левая сторона

Оборудование: шарик; наклонный жёлоб1; рулетка или сантиметровая лента; часы, позволяющие измерять время с точностью до секунды.

1. Измерьте путь, который проходит шарик за 3 с, скатываясь без начальной скорости по жёлобу. Вычислите с учётом полученных данных ускорение шарика.

Результаты: ___________.

2*. Используя полученные данные, вычислите путь, который проходит шарик за 1 с. Попробуйте проверить ваши расчёты на опыте.

Результаты: ___________.

Решение.

1. Измерьте путь, который проходит шарик за 3 с, скатываясь без начальной скорости по жёлобу. Вычислите с учётом полученных данных ускорение шарика.

Поскольку это задание для лабораторной работы и реальные результаты измерений отсутствуют, для демонстрации решения примем, что в ходе эксперимента было измерено расстояние (путь), которое прошел шарик. Пусть это расстояние равно 90 см.

Дано:

Время движения, $t = 3$ с
Пройденный путь, $S = 90$ см
Начальная скорость, $v_0 = 0$ м/с

Перевод в систему СИ:
$S = 90 \text{ см} = 0.9 \text{ м}$

Найти:

Ускорение, $a$ — ?

Решение:

Движение шарика по наклонному жёлобу без начальной скорости является равноускоренным. Путь, пройденный телом при равноускоренном движении, описывается формулой:

$S = v_0t + \frac{at^2}{2}$

Поскольку шарик начинает движение из состояния покоя, его начальная скорость $v_0 = 0$. Формула упрощается:

$S = \frac{at^2}{2}$

Из этой формулы выразим искомое ускорение $a$:

$2S = at^2$

$a = \frac{2S}{t^2}$

Теперь подставим числовые значения из условия (с учётом нашего предположения):

$a = \frac{2 \cdot 0.9 \text{ м}}{(3 \text{ с})^2} = \frac{1.8 \text{ м}}{9 \text{ с}^2} = 0.2 \text{ м/с}^2$

Ответ: если шарик прошел путь 90 см за 3 с, то его ускорение составляет $0.2 \text{ м/с}^2$.

2*. Используя полученные данные, вычислите путь, который проходит шарик за 1 с. Попробуйте проверить ваши расчёты на опыте.

Дано:

Ускорение (из п.1), $a = 0.2$ м/с²
Время движения, $t_1 = 1$ с
Начальная скорость, $v_0 = 0$ м/с

Найти:

Пройденный путь, $S_1$ — ?

Решение:

Для нахождения пути используем ту же формулу равноускоренного движения без начальной скорости:

$S_1 = \frac{at_1^2}{2}$

Подставим известные значения ускорения, вычисленного в предыдущем пункте, и нового времени:

$S_1 = \frac{0.2 \text{ м/с}^2 \cdot (1 \text{ с})^2}{2} = \frac{0.2 \text{ м} \cdot 1}{2} = 0.1 \text{ м}$

Для удобства экспериментальной проверки можно перевести результат в сантиметры:

$0.1 \text{ м} = 10 \text{ см}$

Чтобы проверить расчёты на опыте, необходимо повторить эксперимент: отпустить шарик с той же высоты без начальной скорости и измерить с помощью рулетки путь, который он пройдет за 1 секунду. Если измеренное значение будет близко к 10 см, то вычисления верны.

Ответ: используя вычисленное ранее ускорение, путь, который шарик пройдет за 1 с, составит $0.1$ м (или 10 см).